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Fischer-Tropsch 합성용 Co 촉매의 개발에 관한 최근의 동향

전문가 제언: ○ C1 화학(GTL기술: Gas To Liquid)은 석유 대체연료 생산의 중요한 기술로서 주목을 받고 있으며 세계적으로 연구개발이 수행되고 있다. 이 기술을 이용한 액체연료는 합성가스(일산화탄소와 수소의 혼합가스)를 원료로 하여 촉매 상에서 Fischer-Tropsch(FT) 반응에 의해 합성 제조 된다. 합성가스는 천연가스, 바이오매스, 석탄 등을 원료로 하여 간단히 제조할 수 있기 때문에 FT합성 생성유는 석유 대체 효과나 에너지 절약 효과가 크다. 생성유는 선형사슬의 탄화수소로서 유황분이나 질소분 및 방향족 성분을 함유하지 않기 때문에 환경에 우수한 아주 깨끗한 액체 연료이다.

○ FT합성에서 공업적으로 이용되는 고활성 촉매로서는 철 또는 코발트계촉매가 있다. 이들 촉매의 단위 금속중량 당의 활성을 높이기 위해서는 금속 표면적을 증대하거나 표면적이 큰 금속 산화물이 담체로서 자주 사용되고 있다. FT합성 반응에 있어 생성물의 선택성은 금속종이나 그 화합물의 종류에 따라 변하며 그 이외에 첨가물의 유무, 반응조건에 크게 의존한다. 본고에서는 FT반응을 이용한 클린 연료 합성의 과제와 FT 기술에 사용되는 촉매 개발에 관한 최근의 동향을 필자 등의 연구와 비교하여 소개한 것이다.

○ FT 프로세스에 의한 액체 연료는 디젤 엔진에 적합한 연소 특성을 가지면서 자원이 풍부한 석탄이나 바이오매스로부터도 제조가 가능하여 에너지 안보 면에서도 유망한 대체 연료로 간주되고 있다. 석탄 혹은 천연가스를 원료로 한 액체연료의 합성기술은 상업생산이 진행될 정도로 확립되어 일부 상용공장이 가동 중에 있으나 아직도 기술적인 면이나 인프라, 막대한 투자비 그리고 경제성 등의 과제 해결이 요망되고 있다.

○ FT 프로세스에 의한 합성에서는 에너지 투입량을 줄일 수 있는 기술이 중요하며 그 핵심이 되는 것이 FT합성 촉매의 활성과 선택성을 향상시키는 것으로 현재도 이를 위한 연구가 널리 수행되고 있다. 본고가 이러한 연구에 좋은 참고가 될 것으로 생각된다.

저자: Naoto Koizumi, Muneyoshi Yamada
자료유형: 학술정보